1. No category

7
ut
L ä m m i t y ks e n
au to m a at i o
es
iv
Lämmitysjärjestelmien automatiikka on hyvin monipuolinen osa-alue, ja eri jär­
jestelmien säätö-, ohjaus- sekä mittaustoiminnot poikkeavat joskus huomatta­
vastikin toisistaan. Suurin eroavaisuus itse lämmitysjärjestelmien osalta on siinä,
millä tavalla lämpöä kiinteistössä jaetaan ja millä tavalla se tuotetaan.
yt
7.1Vaihtoehtoja lämmityksen säätöön
Nä
Kiinteistöjen lämmitysenergia voidaan tuottaa monella eri tavalla. Kaukolämmi­
tys on taajamien ja suurten kiinteistöjen yleisin lämmitysmuoto. Sähkölämmi­
tys, öljylämmitys ja erilaiset lämpöpumput ovat puolestaan lähinnä yksittäisten
kiinteistöjen lämmöntuottajia. Kaikkien lämmitysmuotojen yhteydessä esiintyy
jonkinasteista automatiikkaa:
• Kaukolämmityksessä automatiikan avulla jäähdytetään kaukolämpövettä
kiinteistöllä mahdollisimman paljon.
• Sähkölämmityksessä automatiikalla ohjataan suoraan lämmitysvastuksia
(patteri- tai huonetermostaatit).
• Öljylämmityksessä automatiikka keskittyy ohjaamaan polttimen käyntiä ja
sen kautta lämmitysveden lämpötilaa.
• Lämpöpumpuissa automatiikka huolehtii siitä, että keruupiirin avulla tuo­
tetaan riittävän korkea lämpötila.
Lämmityksen automaatio 59
Kaikkien lämmitysmuotojen kohdalla automatiikan tavoite on tuottaa lämpöä
mahdollisimman tehokkaasti ja energiaa säästäen.
Edellä mainituista lämmitysmuodoista sähkölämmitys on perinteisesti toteutettu
niin sanottuna suorana sähkölämmityksenä, eli sähkövirta viedään suoraan läm­
mityspatterille tai lattiassa oleviin sähkövastuksiin. Muiden lämmitysmuotojen
kohdalla käytetään vettä lämmön jakamiseen lämmityspattereille tai lattialäm­
mityspiiriin. Tällöin puhutaan vesikeskuslämmityksestä. Vesikeskuslämmityksen
ohjauksiin vaikuttaa ratkaisevasti se, miten lämpö jaetaan tiloihin. Esimerkiksi
perinteistä radiaattori- eli patterilämmitystä käytettäessä veden lämpötila on
huomattavasti korkeampi kuin käytettäessä vesikiertoista lattialämmitystä.
iv
ut
Vesikeskuslämmitteisessä rakennuksessa on perinteisesti vähintään ulkolämpö­
tilan huomioon ottava säätöautomatiikka. Lisänä voivat olla sisälämpötilaa
mittaavat anturit ja huomattava määrä erilaisia lisäantureita, kuten tuuli- ja
­aurinkoantureita, joilla otetaan huomioon tuulen jäähdyttävä ja auringon läm­
mittävä vaikutus.
Nä
yt
es
Lämmityksen säädön perustavoitteena on huonelämpötilan pitäminen halu­
tussa arvossa ulkolämpötilan tai sisälämpötilakuormituksen vaihteluista huo­
limatta. Ulkolämpötila muuttuu vuodenaikojen ja vuorokausiaikojen mukaan.
Sisä­lämpötilaa nostavat taas ikkunoista sisään paistava aurinko, tekniset laitteet
ja myös tiloissa olevat ihmiset. Sisälämpötiloja laskevat ilmavuodot rakenteissa,
lämmön siirtyminen ikkuna- ja ovipintojen kautta sekä poistoilman mukanaan
kuljettama lämpö.
7.2 Säätökäyrä (ominaiskäyrä)
7.2.1 Säätökäyrän valinta
Lämmityksen säätökäyrä valitaan jokaiseen kiinteistöön yksilöllisesti. Oikeanlai­
sen säätökäyrän etsiminen voidaan aloittaa tietystä tehtaalla asetetusta perus­
käyrästä, mutta tuo peruskäyrä on harvoin suoraan sopiva tai ainakaan se ei
useimmiten ole energiatehokkain vaihtoehto kiinteistölle.
60 TALOTEKNIIKAN AUTOMAATIO – KÄYTTÄJÄN OPAS
ut
iv
es
Kuva 22. Ihanteellisesti säädetyn lämmityksen mittaustulos.
Nä
yt
Säätökäyrän valintaan vaikuttavat rakennuksen lämmönpitävyys, erilaiset läm­
pövuodot ja myös rakennuksen käyttötarkoitus ja sijainti. Kiinteistölle parasta
mahdollista säätökäyrää nimitetään usein myös kiinteistön ominaiskäyräksi.
Kuvassa 22 on esitetty ihanteellisesti säädetyn kiinteistön mittaustulos. Siitä huo­
mataan, että olipa ulkolämpötila (vaaka-asteikko) mikä tahansa, pysyy kiinteistön
sisälämpötila (pystyasteikko) aina tasaisesti +20 °C:ssa. Tavoitteena onkin löytää
sellainen säätökäyrä, että ulkolämpötilan muuttuessa huonelämpötilat pysyvät
muuttumattomina. Kun oikea säätökäyrä on löydetty, sitä harvoin tarvitsee enää
muuttaa.
Jotta päästäisiin edellisen kaltaiseen ihannesäätöön, tulee säätökäyrälle löytää
oikeat lämmitysverkoston menovesiarvot kunkin ulkolämpötilan mukaan. Mitä
kylmempi ilma ulkona on, sitä lämpimämpää vettä patteriverkostoon pitää saa­
da. Tämän vuoksi säätökäyrästä tulee kuvan 23 mukainen kalteva säätökäyrä.
Vaaka-akselilla on ulkolämpötila ja pystyakselilla lämmityspattereille menevän
menoveden lämpötila.
Lämmityksen automaatio 61
ut
iv
es
Kuva 23. Lämmityksen säätökäyrä.
Nä
yt
Asetusarvon lukeminen tapahtuu siten, että valitaan haluttu ulkolämpötila (esim.
–20 °C) ja määritellään patterille menevän menoveden asetusarvo suoraan ulko­
lämpötilalukeman yläpuolella olevalta säätökäyrältä (vasemmalla oleva pysty­
asteikko; esim. +55 °C).
Varhaisimpien yksikkösäätimien säätökäyrä on kuvan kaltainen suora viiva. Jois­
sakin yksikkösäätimissä säätökäyrää voidaan liikuttaa sen molemmista päistä,
toisissa valitaan taas sopiva käyrä esiasetelluista käyristä. Nykyisissä PC- ja digi­
taalisäätimissä säätökäyrä voidaan asetella halutun muotoiseksi suoraan näppäi­
mistöltä, ja sitä voidaan tarvittaessa taittaa useasta kohdasta.
Kuvassa 24 on digitaalinen säätökäyrä, jossa käyrä saa arvonsa pistetaulukosta.
Tällainen säätökäyrä voidaan asettaa hyvin tarkasti rakennuksen ominaisuuksien
mukaan.
62 TALOTEKNIIKAN AUTOMAATIO – KÄYTTÄJÄN OPAS
ut
iv
es
yt
Kuva 24. Digitaalinen säätökäyrä.
Nä
7.2.2 Oikean säätökäyrän etsiminen
Oikean säätökäyrän etsiminen on tärkeimpiä lämmitykseen liittyviä tehtäviä.
Tämä onkin aikaa vievää puuhaa. Säätökäyrän muutokset näkyvät usein vasta
noin 1–3 vuorokauden kuluttua, koska rakennuksen massa hidastaa muutok­
sien vaikutusta huonelämpötiloihin. Sen vuoksi säätökäyrään tehtäviä muutoksia
tulee harkita tarkoin ja niiden vaikutuksia tulee seurata erityisen tarkasti pidem­
män aikaa.
Säätökäyrän etsinnässä on tärkeää kirjata seurantatiedot muistiin, jotta voi­
daan palata takaisin aikaisempaan säätöön, mikäli tehty muutos osoittautuu
epäonnistuneeksi. Tietoja kannattaa kerätä ajasta, patteriverkostoon menevän
menoveden ja sieltä palaavan paluuveden lämpötiloista, huonelämpötiloista ja
ulkolämpötilasta sekä tuulisuudesta, aurinkoisuudesta ja ulkoilman kosteudesta.
Lämmityksen automaatio 63
ut
iv
es
yt
Kuva 25. Säätökäyrän suuntaissiirto.
Nä
7.2.3 Suuntaissiirto ja muunnostaulukko
Suuntaissiirrossa säätökäyrälle haetaan sopivampi korkeus ilman, että muutetaan
koko säätökäyrän asetusta. Toisin sanoen käyrää siirretään asteikolla alaspäin tai
ylöspäin kuvan 25 mukaisesti.
Suuntaissiirrolla voidaan säätökäyrää muuttaa joko kylmempään tai lämpimäm­
pään suuntaan. Kuvassa on kiinteistölle löytynyt oikeanlainen säätökäyrä, joka
on kuitenkin hieman liian kylmä, koska sisälämpötila tällä säätökäyrällä on vain
+18 °C. Asettamalla säätökäyrä suuntaissiirrolla hieman ylemmäs saadaan omi­
naiskäyrä oikealle korkeudelle ja huonelämpötila vastaamaan haluttua +20 °C:ta.
Tuulisella tai kostealla säällä korjaus lämmitykseen tehdään aina suuntaissiirron
avulla. Suuntaissiirtoa käytetään myös silloin, kun halutaan muuttaa huoneläm­
pötilaa yöksi, viikonlopuksi tai muuten hetkellisesti.
64 TALOTEKNIIKAN AUTOMAATIO – KÄYTTÄJÄN OPAS
Suuntaissiirron käytöstä tulisi aina olla merkintä jossain sopivassa paikassa, ettei
tehty suuntaissiirto jää päälle pysyvästi. Suuntaissiirrolla nostettu lämmityskäyrä
lisää aina energiankulutusta, ja siksi sitä tulee käyttää harkiten. Karkeasti arvioi­
den patteriverkoston menoveden lämpötilan nosto 3 °C:lla muuttaa huoneen
lämpötilaa noin +1 °C:lla. On huomattava, että säätöjärjestelmissä suuntaissiirron
vaikutus (esim. +3 °C) voi järjestelmästä riippuen tarkoittaa joko menoveden läm­
pötilan korotusta tai suoraan huoneilman lämpötilan muutosta.
Nä
yt
es
iv
ut
Kuvan 26 muunnostaulukossa (säätökäyrässä) on aseteltuna lämmitysverkoston
menolämpötilat kutakin ulkolämpötilaa vastaavasti.
Kuva 26. Automatiikan säätökäyrä eli muunnostaulukko. Kuvan lähde: Fidelix-rakennusautomaatiojärjestelmä
Muunnostaulukkoa (säätökäyrää) voidaan käyttää kaikissa sellaisissa ohjauksissa,
joissa mitatun arvon halutaan vastaavan muuttuvaa asetusarvoa. Yhtä hyvin voi­
daan määritellä muunnostaulukko säätämään ilmanvaihtokoneen puhaltimen
nopeutta sen mukaan, kuinka kosteaa on poistoilmakanavassa, tai muuttamaan
sisävalot sitä kirkkaammiksi, mitä pimeämpää ulkona on. Muunnostaulukon
tyyppisellä säädöllä voidaan rakentaa hyvinkin monimutkaisia säätöketjuja.
Lämmityksen automaatio 65
ut
iv
Kuva 27. Kosteussäätö ulkoilman lämpötilan mukaan. Kuvan lähde: Stenfors/Stematic
yt
es
Kuvassa 27 on muunnostaulukko, jossa ulkoilman lämpötila määrittelee, kuinka
kosteaa esimerkiksi ilmanvaihtokanavassa oleva ilma saa olla. Tämä säätökäyrä ei
itsessään ohjaa mitään, vaan toimii apusäätönä sarja- eli kaskadisäädössä.
Nä
Seuraavalla sivulla olevassa kuvassa 28 olevassa nähdään säätökäyrän (liukuva
arvo) valintaikkunassa ensin, mihin lämmityspiste vaikuttaa. Sen lisäksi ikkunassa
näkyvät säätökäyrän graafinen esitys ja seuraavat tiedot:
• mistä mitataan lähtöarvo (ULKOANTURI 16 TE 1)
• mikä on mittauksen tämänhetkinen lämpötila
• mitkä ovat säätökäyrän asetusarvot
• mitkä ovat säädölle asetetut minimi- ja maksimilämpötilat
• onko säätö automatiikan ohjaama vai käsikäytöllä
• mikä on ulkolämpötilaa vastaava menoveden asetusarvo.
66 TALOTEKNIIKAN AUTOMAATIO – KÄYTTÄJÄN OPAS
ut
iv
Kuva 28. Lämmityksen säätökäyrä. Kuvan lähde: Stenfors/Stematic
es
7.2.4 Lattialämmitysverkoston säätökäyrän valinta
Nä
yt
Vesikiertoisen lattialämmityksen säätö on periaatteessa patteriverkostoa vas­
taava, vaikka lattialämmityksen lämmönjakotapa poikkeaa patterilämmityk­
sestä huomattavasti. Betonilattiassa oleva lattialämmitys on nimittäin varaava
lämmitysmuoto: lattialämmityspiiri johtaa lämmön betonilattiaan, ja betoniin
sitoutunut lämpö puolestaan lämmittää lattian pintamateriaalia ja sen kautta
huoneilmaa.
Varaavana lämmityksenä lattialämmitys reagoi ohjaukseen huomattavasti pat­
terilämmitystä hitaammin. Siinä missä patterilämmitys lopettaa lämmittämisen
pian patteritermostaatin sulkeuduttua, lattialämmitys jatkaa lämmittämistä jopa
useita tunteja termostaatin sulkeutumisen jälkeen. Tämä aiheuttaa lattialämmi­
tysjärjestelmissä ongelmia varsinkin keväällä ja syksyllä, jolloin yöt ovat kylmiä ja
vaativat lämmitystä, mutta päivän tullen lämmitystarvetta ei enää ole. Lämmin
lattia luovuttaa kuitenkin edelleen varaamaansa lämpöä huoneeseen, vaikka sitä
ei tarvittaisi.
Lämmityksen automaatio 67